精品课件- 冲压工艺基础知识

1.2 冲压工艺分类
1.按变形性质分类 ➢分离工序 ➢成形工序
（1）分离工序 冲压成形时，被加工材料在外力作用下产生变形，当变形区材料受到的剪切
应力达到材料的抗剪强度，材料便产生剪切而分离，从而形成一定形状和尺寸 的零件。分离工序主要有剪裁、冲孔、落料、切口、剖切等。
分离工序示意
D
D
D
落料
D
剪切
63T开式双柱可倾式第二种改进型压力机
指滑块在下死点前某一 位置滑块所具有的压力。
（2）技术参数 1）公称压力 F
2）公称压力行程 S F 3） 滑块行程S
上死点→下死点 4）滑块行程次数n
上死点→下死点 →上死点 5）压力机的闭合高度 6）工作台板及滑块底面尺寸 7）喉深C 8）模柄孔尺寸
1.6 冲压技术的现状与发展
空调背板
苏33舰载战斗机
美国F18战斗机
什么是冲压？
冲压的概念
在常温下，利用冲模在压力机上对金属（或非金属）板料施加压力， 使其产生分离或塑性变形，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的零
件。 分离
塑性变形
由冲压概念可知：
⑴ 冲压是在常温下进行的,即不需加热,故又叫冷冲压。 ⑵ 冲压加工的对象都是板料，故又称为板料冲压。 ⑶ 冲压是由设备和模具完成其加工过程的，需具备三
成形工序示意
D
只改变毛坯形状，不发生分离
表1-2 成形工序
表1-2 成形工序（续）
2. 按变形区受力性质分
➢ 伸长类成形：变形区的最大主应力为拉应力，其破坏形式
为拉裂，特征是厚度减薄。
➢ 压缩类成形：变形区的最大主应力为压应力，其特征是厚
度增厚，破坏形式为起皱。
胀形——伸长类成形
拉深——压缩类成形
如何衡量板料的冲压成形性能？
（1）抗破裂性是指板料在变形中抵抗破坏的能力。 （2） 贴模性 是指板料在冲压成形过程中取得与模具形状一
致的能力。
（3）定形性是指零件脱模后保持其在模内所得形状的能力。
板料的冲压成形性能可以通过板料的力学性能指标来衡量。力学性能指 标可通过试验获得。
板料冲压成形性能试验方法：
（2）屈强比σs /σb σs/σb 小 →抗破裂性、定形性、贴模性好
（3）弹性模量E 弹性模量E大 →定形性好
（4）硬化指数n n大 → 不易产生裂纹
（5）塑性应变比γ γ = εb /εt大 → 抗破裂性好
（6）塑性应变比各向异性系数 Δγ =（γ0 +γ90 - 2γ45 ）/2 大→各相异性愈严重
薄壳拉深件。 ⑸ 可得到重量轻，刚性好，强度大的零件。 ⑹ 不需要加热，可以节省能源，且表面质量好。 (7)大量生产时，产品成本低。
由此可见，冲压能集优质、高效、低能耗、低成
本于一身，这是其它加工方法无法与之相比拟的，因此冲压的应用十分广泛，
如汽车，拖拉机行业中，冲压件占60%~70%，仪器仪表占到60~70%，还有日常 生活中的各种不锈钢餐具等等。从精细的电子元件，仪表指针到重型汽车的 覆盖件和大梁以及飞机蒙皮等均需冲压加工。
冲压工艺基础知识
1.1 冲压工艺特点及应用 1.2 冲压工艺分类 1.3 冲压材料 1.4 冲压设备 1.5 冲压常用标准 1.6 冲压技术现状及发展
能力要求
➢了解冲压的应用，能根据冲压件的结构特征初步
判断出该冲压件所需的基本冲压工序
➢熟悉冲压材料的种类及供应规格 ➢熟悉常用冲压设备的类型及适应工艺
➢ 金属板料：黑色金属；有色金属
➢ 非金属板料：胶木板、橡胶板、塑料板等
金属板料规格：钢带、钢板、纵切钢带等
钢板和钢带的尺寸范围 （GB/T708-2006）
1）钢板和钢带（含纵切钢带）的公称厚度为 0.3mm~4.0mm 之间，公称厚度在1mm以下的钢板和钢带有按0.05mm倍 数的任何尺寸；公称厚度在1mm以上的钢板和钢带有按 0.1mm倍数的任何尺寸。
1.冲压成形性能
冲压成形性能是指板料对冲压工艺的适应能力。
两种失稳：
➢ 拉伸失稳— 在拉应力的作用下出现局部缩颈或断裂； ➢ 压缩失稳— 在压应力的作用下失稳起皱。
前者如低碳钢拉伸实验中的缩颈现象，后者如压杆失稳现象。
这样就有了成形极限，有总体成形极限和局部成形极限之分，成形极限愈高说
明冲压成形性能愈好。
有分离现象发生，但不 改变空间形状
表1-1 分离工序
表1-1 分离工序（续）
（2）成形工序
冲压成形时，被加工材料在外力作用下，变形区材料所受到的等效应力达到材料 的屈服极限σs，但未达到强度极限σb，使材料只产生塑性变形，从而得到一定形状 和尺寸的零件。成形工序主要有弯曲、拉深、翻孔、缩口、胀形等。
➢直接试验：采用专用设备直接模拟实际冲压工
艺过程进行试验。
➢间接试验：采用通用设备，通过拉伸、剪切、
硬度测试、金相试验等方法获得材 料的有关性能指标。
（1）直接试验方法
如锥杯试验（GB/T 15825.6-2008)
（2）间接试验方法
如低碳钢的拉伸试验等
影响冲压成形性能的力学指标
（ 1）总延伸率δ与均匀延伸率δb δ好 →允许产生较大的塑性变形
2.对化学成分的要求
钢中一些元素的含量不同会导致材料的塑性、脆性不同。
3.对金相组织的要求
不同的金相组织会导致材料具有不同的强度，塑性等力学性 能。
4.对表面质量的要求
要求表面光滑、无氧化皮、裂纹、划伤等缺陷。
5.对材料厚度公差的要求
一定的厚度对应一定的模具间隙，材料厚度公差应符合国标。
1.3.2 常用冲压材料及下料方法 1．常用冲压材料
➢激光切割机 ➢等离子切割机 ➢高压水切割机 ➢电火花线切割机 ➢电冲剪等
1.4 冲压设备
冲压设备的选用原则：
➢ 冲压工序的性质：分离或成型工序 ➢ 冲压力的大小：开式、闭式 ➢ 模具结构形式 ➢ 模具闭合高度、轮廓尺寸 ➢ 生产批量 ➢ 生产成本 ➢ 产品质量 ➢ 结合单位现有设备条件
冲压设备类型
2）钢板和钢带的公称宽度在600mm~2050mm之间，有按 10mm倍数的任何尺寸。
3）钢板的公称长度在1000mm~6000mm之间，按50倍数的任 何尺寸。
4）根据需方要求，经供需双方协商，可以供应其他尺寸的钢板 和钢带。
2.冲压材料的下料方法
（1）剪板机下料
（2）圆盘剪床下料
（3）其他下料方法
总之，模具工业是 一个国家的基础工业，模具设计与模具制造水平的高低已成 为衡量一个国家产品制造水平的高低。
发达国家非常重视模具的发展，日本认为：“模具就是进入富裕社会的原动 力”；德国：“金属加工业中的帝王”；罗马尼亚：“模具就是黄金”；模具在国 际上被认为是点石成金的行业。不过这里的模具还包括塑模、锻模、压铸模、橡胶 模、食品模、建材模等等，但目前以冷冲模和塑料模的应用最广，各占40%左右。
1.曲柄压力机工作原理及主要组成
（1）工作机构
曲柄连杆机构：由曲轴，连杆和滑块一起组成曲柄连杆机构，其中连杆长度可调节， 适合不同尺寸的模具。
（2）传动系统 电动机、皮带、飞轮、齿轮等组合
（3）操作系统 空气分配系统、离合器、制动器、 电气控制箱等
（4）支承部件 机身：开式、闭式
（5）辅助系统 气路系统、润滑系统
➢ 按照滑块驱动力不同有机械压力机、液压机和气压机等； ➢ 按照床身的结构不同有开式和闭式压力机等； ➢ 按照滑块数量不同有单动（一个滑块）、双动（2个滑
块）压力机等；
➢ 按照连杆数量不同有单点（一个连杆）、双点（2个连
杆）、四点（四个连杆）压力机等 ……
闭式单点曲柄闭压式力双机点曲柄开压式力曲机柄压力机 数控多液转工压塔位机冲压床力机
1.6.1 冲压技术的现状
1．冲压模具市场情况 2．冲压成形工艺与理论研究 3．冲压模具设计与制造 4．冲压技术的数字化与信息化 5．冲压设备及自动化 6．冲压模具标准化及专业化
1.6.2 冲压技术的发展趋势
1．产品发展重点 2．技术发展重点 3．其他发展重点
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（6）附属装置
2.压力机的型号和技术参数
（1）型号 1）锻压机床类别： J--机械压力机 D--锻机 Y--液压压力机 A--剪切机
Z--自动压力机 W--弯曲校压机 C--锤 T--其它
2）曲柄压力机代号说明 JB23-63A
J--压力机类别 B--变型设计代码 2--压力机的列别 3--压力机的级别 63--公称压力 A--改进设计号
个要素：冲床(设备）、模具、原材料。 ⑷ 冲压是塑性变形的基本形式之一。
1.1.2 冲压的特点及应用
⑴ 生产率高，操作简单，便于实现机械化和自动化。 ⑵ 尺寸精度高，互换性好。 ⑶ 材料利用率高，一般可达70%~85%，有的高达95%。 ⑷ 可得到其它加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的零件，如
3. 按基本变形方式分
➢冲裁 ➢弯曲 ➢拉深 ➢成形
4. 按工序组合形式分
➢ 单工序冲压 ➢ 复合冲压 ➢ 级进冲压
1.3 冲压材料
冲压对板料的基本要求
➢ 满足使用性能要求 ➢ 满足冲压工艺的要求
满足使用性能要求是第一位的，在满足使用性能 要求的前提下尽可能地满足冲压工艺要求。
1.3.1 冲压材料的工艺要求
冲压加工的缺点
模具制造周期长，成本高。
车门板修边冲孔 模：98万元
传统加工方法和手 段及传统模具材料
自动叠铆级进模： 98万元
缺点将不复存在
但随着先进的模具加工技术及非传统意义上的模具材 料的出现，这种缺点也可逐渐被克服。
➢ 如采用低熔点合金材料制造模具 ➢采用快速原型制造技术制造模具 ➢采用经济模具。
冲压过程现场录像——普通冲压
冲压过程现场录像——普通冲压
冲压过程现场录像——自动冲压
冲压过程现场录像——自动高速冲压
1.1 冲压工艺特点及应用
1.1.1 冲压的概念
日常生活用品
仪器、仪表行业
电子行业
电子行业
接插件端子
航空业及军事
食品行业
电机行业
汽车行业
家用电器、电脑行业
洗衣机滚筒